基于RFID定位的廢鋼分組份自動稱量系統的設計與實現

袁亞蘭

摘? 要：為了自動獲取廢鋼分組份的重量數據，基于RFID定位技術設計開發了廢鋼分組分自動稱量系統，該系統目前在南鋼第二煉鋼廠廢鋼配料間調試成功運行，提高了廢鋼組份及重量的準確性，大大提高了轉爐副槍二級的“碳、溫”命中率，滿足了自動化煉鋼對廢鋼的要求，提高了產品的質量，同時也減輕了廢鋼配料間操作人員的工作強度，為未來廢鋼配料間全自動配送廢鋼打下了基礎。

關鍵詞：RFID? 自動稱量? 廢鋼分組份

中圖分類號：TP311.52 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）12（a）-0074-02

廢鋼分組份的重量采集對轉爐副槍二級的“碳、溫”命中率有很大的影響，原二煉鋼廢鋼配料間采用的是人工選擇料種，并根據地面軌道衡稱重數據變化，手動輸入重量信息，并傳遞給轉爐二級的方式，因為人工錄入的廢鋼組份及重量不太準確，影響了模型的使用，為了解決這一問題我們決定開發廢鋼分組分的自動稱量系統。

1? 設計思路

1.1 如何重新規劃廢鋼組分

經過多次考察廢鋼配料間卸料工的工作現場，我們發現現有廢鋼組份劃分太多，廢鋼池劃分太密集，導致工人不知如何卸料，干脆就胡亂卸料，導致混料現象嚴重。我們與轉爐車間、品質科、生產科多次討論，為了方便工人操作，并滿足轉爐二級的要求，將廢鋼分為生鐵、重廢、輕廢、渣鋼4類，重新規劃了廢鋼池，重新規劃好的廢鋼池如圖1所示。

1.2 如何定位廢鋼池

要想自動區分廢鋼組份，必須要對廢鋼池進行二維定位，我們比較了目前常用的幾種定位方式（如表1所示）。

經過咨詢實施方、查閱相關資料并對標其他鋼廠，我們最終決定采用RFID技術。RFID（Radio Frequency Identification，射頻識別）定位技術是利用無線電波或微波進行非接觸的單向或雙向通信，達到數據采集和數據交換目的的自動識別定位技術。此項技術已經發展十余年，技術成熟，穩定性好，性價比高。

重新定位后的廢鋼池如圖2所示。

2? 系統設計

通過在廢鋼區安裝定位標識，將廢鋼區劃分為5個固定堆放區域（備料輕廢、重廢、生鐵、渣鋼、輕廢），在天車上安裝定位識別可以實現跟蹤天車的具體位置。在天車上安裝電子秤可以識別天車吊起放下的動作，實現天車吊起、放下的定性判斷，結合無線傳輸將天車的位置信息（x軸與y軸定位物料品種與過跨車軌道位置）、重量信息（識別天車操作）傳輸到推理計算機，推理計算機采集過跨車的廢鋼重量及天車信息自動計算廢鋼斗里加入了多少種類型的物料、每種物料的重量是多少。過跨車將已經稱量好的廢鋼運送到加料跨，廢鋼天車通過加料跨的定位系統自動識別過跨車上的廢鋼，通過廢鋼天車自動跟蹤加入轉爐的廢鋼從而實現廢鋼物料的自動統計。

在廢鋼斗上加裝耐高溫標簽，在過跨車途徑的地方安裝包號識別器讀取廢鋼斗號，通過無線傳送給采集計算機，結合天車推理技術實現廢鋼斗號的跟蹤。

3? 軟件設計

3.1 程序設計工具

系統采用微軟WPF用戶界面框架+后臺三層架構進行開發。WPF是微軟.net框架中的重要組成部分，完全超越了傳統的GDI的界面設計，可以充分利用新一代顯卡的硬件能力和對Direct的調用，在基本不用編寫任何代碼的情況下生成炫目的2D、3D以及動畫效果。

三層架構在軟件體系架構設計中，最常見，也是最重要的一種結構。從下至上分別為數據訪問層、業務邏輯層、表示層。

（1）數據訪問層：數據訪問層主要實現對數據庫中數據的讀取保存操作。

（2）業務邏輯層：主要處理系統需求中的業務邏輯，編寫軟件主要功能實現，采集數據接收處理，天車數據推理，過跨車重量推理都由業務邏輯層實現。

（3）表示層：主要功能是顯示數據和接受WPF界面的數據，實現界面與后臺交互。

三層架構主要對數據的傳輸，處理與存儲提供便利條件。應用程序各部分之間職責清晰劃分，降低系統的層級依賴，利于各層邏輯復用，提高開發效率，降低運維風險。達到高內聚低耦合的目的。開發好的系統畫面以1#軌道為例如圖5所示。

3.2 程序設計接口

廢鋼分組分系統通過綜合二級獲取廢鋼加料計劃，并將轉爐需要的分組分的稱量信息通過綜合二級傳遞給轉爐二級，接口方式實現無縫集成、信息互聯互通、資源共享，且提供開放、透明的接口，實現各系統之間信息的傳送和流轉。

4? 結語

（1）廢鋼分組分稱量系統已經在該廠廢鋼配料間穩定運行4個月，減少了廢鋼配料間工人的勞動強度。（2）為轉爐副槍模型提供了準確的分組分的廢鋼配比，轉爐終點雙命中率由82.3%提高到89.7%。

參考文獻

[1] 杜衛華，張婕，李金文，等.基于射頻卡定位技術的煉鋼廠天車物流從站設計與實現[J].制造業自動化，2010，32（2）：140-143.